CN210743376U - 大型立柱式张衡地动演示仪 - Google Patents

Abstract

大型立柱式张衡地动演示仪，在外壳中设有立柱，立柱上部的外围有一个内有八个通道的大板。每个通道的外端设有杠杆机构，能够驱动立柱四周的外壳壁上的八个龙首；倾倒的立柱能使其旁的龙首张口吐球，在各龙首下方各有张口接球的蟾蜍，特征是立柱垂直地站立在外壳中央；立柱下端呈锥形缩小至小着地面；直径约为5毫米，由硬质材料制成；立柱站立在硬而平的精密支承面上；支承面设置在可调水平的三脚架上。地动演示仪放在大地动台的中央；在该大地动台的外围备有多张长椅；以让坐在长椅上的观众能亲身体验地动时的感受。本实用新型能够证明史书记载的立柱式张衡地动仪是科学的、伟大的发明。并且在科普宣传中提供实物证据与演示工具。

Description

大型立柱式张衡地动演示仪

技术领域

本实用新型涉及一种科普、教学仪器，具体涉及一种大型立柱式张衡地动演示仪。

背景技术

史书记载，东汉的张衡发明制造了地动仪。那放在首都洛阳的地动仪在感到由远方地震引起的轻微地动后，地动仪中的立柱就会正确倒向震中方向。然而近130年来，各国的地震学家在用立柱做过验震实验后，却都不能取得成功。他们发现，对很灵敏的立柱，人们根本无法使它站住，而对那种不太灵敏而能够站住的立柱，它在受轻震后又会各向乱倒，即，并不倒向应有的方向。因此他们一致认为：要想用立柱来灵敏验震，是不可能的。地动仪中只有用悬摆才可能成功验震。这样在中国的科技馆中就出现了与史书记载不符的摆式张衡地动仪。

正因为张衡地动仪被世人说成是假的，中国教育部近年就在教科书中删去了曾被国人引以为荣的张衡地动仪。此外，联合国的世界知识产权组织也将中国政府以前送的国礼——张衡地动仪模型从其展厅内撤除了。

然而本专利申请人近年在力学原理上与模型实验上都证明了张衡用立柱验震是正确可行的。此重大成就已经被中国科技史学会2016年专门召开的“立柱式张衡地动仪鉴定会”所认可（见附件：鉴定意见书）。

因此，当前急需向全国人民宣传，已经可以为受冤的张衡地动仪正名。为此，很需要制造一种供科技馆向群众展示的大型立柱式张衡地动演示仪。本申请就是为这种演示而做的。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种大型立柱式张衡地动演示仪，该演示仪能够证明，现有技术中认为“要想用立柱来灵敏验震，是不可能的；地动仪中只有用悬摆才可能成功验震”的理论是错误的；改变“中国的科技馆的摆式张衡地动仪与史书记载不符”的尴尬现象。通过实验证明史书记载的立柱式张衡地动仪是科学的、伟大的发明。并且在科普宣传中提供实物证据与演示工具。

完成上述发明任务的技术方案是，一种大型立柱式张衡地动演示仪，在外壳中设有立柱，在该立柱上部的外围，有一个内有八个通道的大板。在每个通道的外端设有杠杆机构，这些杠杆机构能够驱动立柱四周的外壳壁上均匀设置的八个龙首的龙嘴；此机构在已倾倒的立柱的作用下，能使其旁的一个龙首张口吐球，在八个龙首的下方各有一个张着口以接球的蟾蜍，其特征在于，所述的立柱垂直地站立在外壳的中央；此立柱的下端呈锥形并缩小至一个小着地面；此着地面的直径约为5毫米，此着地面由硬质材料制成；所述的立柱站立在一个硬而平的精密支承面上；此支承面又设置在一个可调水平的三脚架上；（参见图1）。

优化地和具体地说，所述立柱的直径为8厘米，高为1.5米（参见图1）。

所述着地面的硬质材料，可以采用蓝宝石。

所述硬而平的精密支承面可以采用玛瑙制成。

立柱上设有可调节位置的平衡重块，其结构是：在立柱的四周，设置四个互相成90度的平衡杆，每个平衡杆上套装有一个平衡重块。每个重块向外移动，则增加该方向的力矩，相当于增加该方向的重量，反之则减少该方向的力矩，相当于减少该方向的重量。平衡杆也可以是螺杆，平衡重块中心是螺母。

1、前人在做立柱验震时均遭失败的原因在于：他们都未能对立柱验震的力学原理进行充分的分析，以致他们就未能对立柱的着地面进行精密加工；前人也未认识到对立柱应作精细平衡；他们也未对立柱下的支承面作必需的精密调平。这样对灵敏的立柱，他们根本无法使之站住。而对不够灵敏的立柱，它就会倒向随机安放的偏重方向，即，立柱会各向乱倒了。

2、本发明充分保证了立柱要能灵敏验震的所有必要条件：即，A. 立柱下有一个硬而精密的小着地面；B. 立柱能够精细平衡；及C. 立柱下的支承面能够精密调水平。

本实用新型能够证明，现有技术中认为“要想用立柱来灵敏验震，是不可能的；地动仪中只有用悬摆才可能成功验震”的理论是错误的；改变“中国的科技馆的摆式张衡地动仪与史书记载不符”的尴尬现象。通过实验证明史书记载的立柱式张衡地动仪是科学的、伟大的发明。并且在科普宣传中提供实物证据与演示工具。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型设置景观图；

图3表示立柱未倾倒时龙首状态示意图；

图4表示立柱倾倒后龙首状态示意图。

具体实施方式

实施例1，参照图1、图2：

此立柱式张衡地动演示仪的外径为1.6米，高为1.3米。在演示仪上部有升起的圆盖，从而使观众能看到地动演示仪中央的立柱。此立柱1的直径为8厘米，高为1.5米（参见图1）。此立柱1的下端呈锥形2并缩小至一个小着地面3。此着地面3的直径约为5毫米，它由硬质材料（如蓝宝石）制成。立柱站立在一个硬（例如玛瑙）而平的精密支承面5上。此支承面又设置在一个可调水平的三脚架6上。三脚架通过调平螺钉7来调整水平。并设置在地动台8上。立柱1上设有可调节位置的平衡重块4，其结构是：在立柱的四周，设置四个互相成90度的平衡杆，每个平衡杆上套装有一个平衡重块。每个重块向外移动，则增加该方向的力矩，相当于增加该方向的重量，反之则减少该方向的力矩，相当于减少该方向的重量。平衡杆也可以是螺杆，平衡重块为螺母。

在该立柱上部的外围，有一个内有八个通道的大板。在每个通道的外端设有杠杆机构，此机构在已倾倒的立柱的作用下，能使其旁的一个龙首张口吐球，在八个龙首的下方各有一个张着口以接球的蟾蜍（参见图2）。

上述地动演示仪放在一个大地动台的中央。在该大地动台的外围备有八张长椅。以让坐在长椅上的观众能亲身体验地动时的感受。

此地动演示仪在演示开始时，讲解员可令一个数控电机驱动所述的大地动台，以较强的地动（如100伽的加速度）运动，一般认为，人的感震灵敏度为5-15伽。讲解员可逐次减弱大地动台的地动强度，以看各人的实测感震灵敏度。之后，讲解员可扶正立柱，使它能自己站住，然后讲解员令大地动台以4伽运动，这时人尚不能感觉地动，而立柱却会倒向地动的来动方向，并使该方位的龙首张嘴吐球。此外，讲解员可以在站住立柱后，请多位观众在大地动台上一起大跳，此时应见立柱仍能站住。由此证明了立柱验震具有出人意料的极好的抗环境震动干扰的能力。至此，讲解员还可请观众亲手扶正立柱后，可以只凭吹口气就能吹倒那十分灵敏的立柱。至此可见，以上地动演示仪能令人信服地证明：张衡科技水平之高，竟达到了使他1800年后的各国地震学家都难望其项背的程度。

图3表示立柱未倾倒时的龙首状态示意图；图4表示立柱倾倒后龙首的状态示意图。参见图3及图4，所述杠杆机构的组成是，吐球杠杆10在托住球的一端装有配重，该吐球杠杆10的另一端与释放杠杆9的下端衔接；立柱1对准释放杠杆9的上端；吐球杠杆10在配重11的作用下，有作反时针方向旋转的趋势。但是吐球杠杆10右端被释放杠杆9的下端（史书记载的“关”字）挡住而不能旋转。一旦立柱1倾倒而撞倒释放杠杆9的上端后，释放杠杆9发生反时针方向旋转，这时释放杠杆9的下端将放开吐球杠杆10的右端，从而吐球杠杆10得以旋转，同时吐球杠杆10的左端释放球下落。图3中的12为龙首。

Claims (8)

1.一种大型立柱式张衡地动演示仪，在外壳中设有立柱，在该立柱上部的外围，有一个内有八个通道的大板；在每个通道的外端设有杠杆机构，这些杠杆机构能够驱动立柱四周的外壳壁上均匀设置的八个龙首的龙嘴；此机构在已倾倒的立柱的作用下，能使其旁的一个龙首张口吐球，在八个龙首的下方各有一个张着口以接球的蟾蜍，其特征在于，所述的立柱垂直地站立在外壳的中央；此立柱的下端呈锥形并缩小至一个小着地面；此着地面的直径为5毫米，此着地面由硬质材料制成；所述的立柱站立在一个硬而平的精密支承面上；此支承面又设置在一个可调水平的三脚架上。

2.根据权利要求1所述的大型立柱式张衡地动演示仪，其特征在于，所述立柱的直径为8厘米，高为1.5米。

3.根据权利要求1所述的大型立柱式张衡地动演示仪，其特征在于，所述着地面的硬质材料采用蓝宝石。

4.根据权利要求1所述的大型立柱式张衡地动演示仪，其特征在于，所述硬而平的精密支承面采用玛瑙制成。

5.根据权利要求1所述的大型立柱式张衡地动演示仪，其特征在于，所述硬而平的精密支承面设置在一个可调水平的三脚架上；该三脚架通过调平螺丝调整水平，并设置在地动台上。

6.根据权利要求1所述的大型立柱式张衡地动演示仪，其特征在于，所述立柱上设有可调节位置的平衡重块，其结构是：在立柱的四周，设置四个互相成90度的平衡杆，每个平衡杆上套装有一个平衡重块。

7.根据权利要求1所述的大型立柱式张衡地动演示仪，其特征在于，所述杠杆机构由：所述杠杆机构的组成是，吐球杠杆托住球的一端装有配重，该吐球杠杆的另一端与释放杠杆的下端衔接；立柱对准释放杠杆的上端；立柱倾倒时会释放杠杆的上端，释放杠杆发生反时针方向旋转，而释放吐球杠杆的右端，从而释放杠杆得以旋转，其左端释放球下落。

8.根据权利要求1-7之一所述的大型立柱式张衡地动演示仪，其特征在于，所述地动演示仪放在一个大地动台的中央；在该大地动台的外围备有多张长椅；以让坐在长椅上的观众能亲身体验地动时的感受。

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